लेज़र प्रकाश एक माइक्रोचिप में क्वांटम वॉक के लिए जाता है - फिजिक्स वर्ल्ड

स्विट्जरलैंड में ईटीएच ज्यूरिख के शोधकर्ताओं ने एक माइक्रोचिप लेजर को बदल दिया है जो प्रकाश की एक आवृत्ति (या रंग) उत्सर्जित करता है जो आवृत्तियों की एक विस्तृत श्रृंखला पर प्रकाश उत्सर्जित करता है। नया ऑप्टिकल कंघी उपकरण, जो क्वांटम वॉक नामक प्रक्रिया के लिए धन्यवाद काम करता है, का उपयोग पर्यावरण और चिकित्सा निगरानी के लिए लघु ऑप्टिकल सेंसर बनाने और दूरसंचार में डेटा ट्रांसमिशन दरों को बढ़ाने के लिए किया जा सकता है।

भौतिक विज्ञानी के नेतृत्व में जेरोम फ़िस्ट, ईटीएच शोधकर्ता इसकी शुरुआत एक माइक्रोचिप में एकीकृत क्वांटम कैस्केड लेजर से हुई। इस उपकरण में आर्सेनाइड, गैलियम, इंडियम और एल्यूमीनियम की परतों से बनी एक सूक्ष्म-रिंग संरचना होती है। वलय प्रकाश को सीमित और निर्देशित करता है और जब विद्युत प्रवाह के प्रत्यक्ष स्रोत से जुड़ा होता है, तो इसमें मौजूद इलेक्ट्रॉन तेजी से विभिन्न परतों में कूदने के लिए प्रेरित होते हैं, जिससे फोटॉन का एक झरना उत्सर्जित होता है। जैसे ही फोटॉन रिंग में घूमते हैं, वे गुणा करते हैं, जिससे एकल आवृत्ति के साथ सुसंगत लेजर प्रकाश उत्पन्न होता है।

फैस्ट और सहकर्मियों ने पाया कि यदि वे एक निश्चित अनुनाद आवृत्ति पर दोलन करने वाली अतिरिक्त प्रत्यावर्ती धारा के साथ इस प्रणाली को उत्तेजित करते हैं, तो उत्सर्जित प्रकाश केवल कुछ नैनोसेकंड के अंतराल में एक रंग से कई रंगों में बदल जाता है। विशेष रूप से, अपने अंतिम रूप को स्थिर करने से पहले, उत्सर्जित प्रकाश का स्पेक्ट्रम तथाकथित क्वांटम वॉक की गति जैसा दिखता है।

एक लेज़र की क्वांटम वॉक

सबसे पहले भौतिक विज्ञानी और नोबेल पुरस्कार विजेता रिचर्ड फेनमैन द्वारा प्रस्तावित, क्वांटम वॉक क्लासिकल रैंडम वॉक से बहुत अलग है, जिसका उपयोग आमतौर पर शेयर बाजारों में उतार-चढ़ाव से लेकर तरल की सतह पर पराग कणों की ब्राउनियन गति तक भौतिक प्रणालियों के व्यवहार को मॉडल करने के लिए किया जाता है। क्लासिकल रैंडम वॉक एक खोए हुए यात्री की तरह काम करता है जो एक सिक्के के उछाल के अनुसार अपने अगले कदम चुनता है। उदाहरण के लिए, यदि सिक्का चित पर गिरता है, तो यात्री बाईं ओर एक कदम उठा सकता है, जबकि पट दायीं ओर एक कदम उठाने के लिए कह सकता है। कई सिक्के उछालने के बाद, यात्री की स्थिति यादृच्छिक होगी, लेकिन संभवतः उनके शुरुआती बिंदु के करीब होगी।

क्वांटम वॉक में, इसके विपरीत, एक क्वांटम कण प्रत्येक टॉस के बाद एक ही समय में दोनों दिशाओं में प्रभावी ढंग से चलता है, दाएं और बाएं की सुसंगत सुपरपोजिशन को अपनाता है। इसका मतलब यह है कि कण अपनी अंतिम स्थिति तक पहुंचने के लिए हमेशा कई संभावित रास्ते अपना सकता है।

एक ऑप्टिकल कंघी जैसा स्पेक्ट्रम

नए उपकरण में, इस क्वांटम वॉक का उल्लेखनीय परिणाम है। "विभिन्न रंग (या आवृत्तियाँ) उत्सर्जित प्रकाश में ऊर्जा जोड़ते हैं और एक ऑप्टिकल कंघी जैसा स्पेक्ट्रम बनाते हैं," फैस्ट बताते हैं। "ऑप्टिकल आवृत्तियाँ एक दूसरे से समान दूरी पर होती हैं, और उनकी संख्या लेजर को भेजे गए विद्युत दोलन संकेत की आवृत्ति और आयाम द्वारा चुनी जाती है।"

क्वांटम रैंडम वॉक सुपरपोजिशन पर एक सीमा लगाता है

जहां तक ​​अनुप्रयोगों का सवाल है, शोधकर्ताओं का कहना है कि पर्यावरण और चिकित्सा निगरानी के लिए लघु ऑप्टिकल सेंसर एक संभावना है। लंबी अवधि में, फैस्ट कहते हैं कि ऐसे उपकरण ऑप्टिकल संचार के लिए डेटा ट्रांसमिशन दर को बढ़ा सकते हैं, क्योंकि लेजर द्वारा उत्सर्जित प्रकाश का प्रत्येक रंग - कुल 100 रंगों तक - एक स्वतंत्र संचार चैनल के रूप में काम कर सकता है।

शोधकर्ताओं ने अपने निष्कर्षों में रिपोर्ट की विज्ञान.

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• स्रोत: https://physicsworld.com/a/laser-light-goes-for-a-quantum-walk-in-a-microchip/